Средства контроля состояния и автоматизация обработки данных съёмки железнодорожного пути

Для поддержания железнодорожного пути в работоспособном состоянии необходима точная оценка его технического состояния. На сегодня на железных дорогах используются: путевые шаблоны, путеизмерительные тележки и вагоны, нивелиры, теодолиты, тахеометры, электронные тахеометры, GPS-приёмники.

Путеизмерительные вагоны

Основным средством для сплошного систематического контроля рельсовой колеи служат путеизмерительные вагоны. На отечественной сети железных дорог применяются путеизмерители ЦНИИ-2 и ЦНИИ-4. ЦНИИ-2 обеспечивает контроль состояния рельсовой колеи со скоростью до 100–110 км/ч по ширине колеи, взаимному положению рельсовых нитей по уровню, положению рельсовых нитей в плане, местным просадкам рельсовых нитей. Результаты измерений записываются одновременно на двух бумажных лентах.

ЦНИИ-4 может проверять втрое больше параметров пути по сравнению с ЦНИИ-2 со скоростью до 160 км/ч. Кроме традиционных, он измеряет: просадку на базе кузова, уклон профиля, неровности в профиле и в плане, короткие неровности на поверхности катания рельсов, ускорение кузова и т. д. Вычислительный комплекс путеизмерителя состоит из трёх ПК, объединённых в локальную сеть. Для определения местоположения путеизмерителя используется навигационная спутниковая система GPS.

Электронные тахеометры и GPS-приёмники

При выборочном контроле состояния пути можно использовать электронный тахеометр (производить любые угломерные измерения одновременно с измерением расстояний и по полученным данным проводить инженерные вычисления, сохраняя всю полученную информацию). Данные, полученные в процессе съёмки электронным тахеометром, можно передать через специальное программное обеспечение в компьютер для последующей обработки.

Один из последних средств геодезических измерений — это геодезические приёмники сигналов системы GPS; они обеспечивают точность определения местоположения в режиме статически 1 мм, в режиме кинематики 10 мм.

Аппаратно-программный комплекс СГУПС

Сибирский государственный университет путей сообщения разработал аппаратно-программный комплекс, включающий GPS-приёмники, путеизмерительную тележку и программный комплекс накопления и обработки данных. Аппаратно-программный комплекс — это симбиоз GPS-приёмников и гироскопической системы; спутниковый приёмник определяет координаты с погрешностью, не превышающей 10 мм, величина и знак которой изменяется с высокой частотой, а гироскопическая система накапливает погрешность равномерно с течением времени. Комплексное использование приёмника и гироскопической системы повышает точность определения координат в десятки раз и более за счёт фильтрации данных.

Интеграция Trimble Geomatic Office и AutoCAD

Применение геоинформационных технологий значительно повышает эффективность оценки железнодорожного пути. Автоматизация процесса съёмки пути и обработки данных исключает ошибки, совершаемые по вине исполнителя, а также снижает трудоёмкость этих работ. С этой целью созданы библиотеки условных знаков, которые организуют взаимодействие программного обеспечения «Trimble Geomatic Office» (TGO) приёмников сигналов системы GPS и программного комплекса «AutoCAD». Построение плана с её помощью ведётся в соответствии со всеми нормативными требованиями.

При работе с программным комплексом TGO были выявлены его возможности для построения плана и профиля, а также рассмотрены два варианта экспорта результатов съёмки в «AutoCAD»:

1. Экспорт результатов съёмки напрямую (рис. 1).
2. Экспорт из базы данных результатов съёмки в «AutoCAD» с помощью программы автоматизированного построения плана и профиля, которую необходимо создать самостоятельно, независимо от программного комплекса Trimble Geomatic Office.

Рис. 1. Схема работы программного комплекса TGO при взаимодействии с «AutoCAD»

Так как программное обеспечение спутниковых приёмников было создано фирмой «Trimble» (США), стандарты построения планов, в том числе начертания условных знаков, принятые на территории Российской Федерации, не учтены. Поэтому для получения плана и профиля в соответствии с требованиями нормативных документов [1–5] сделано следующее:

1. Создана библиотека условных знаков и библиотека условных линий.
2. На основе этих библиотек создана библиотека топокодов с атрибутами: каждому топокоду присваивается свой условный знак либо линия, свои атрибуты и ряд других параметров.
3. Библиотека топокодов с атрибутами экспортирована в контроллер.
4. С помощью программного обеспечения «AutoCAD» подготовлена библиотека блоков; каждому блоку соответствует топокод.
5. Произведена съёмка подъездного пути промышленного предприятия длиной 2 километра с использованием библиотеки топокодов с атрибутами.
6. Данные съёмки экспортированы в программный комплекс TGO и обработаны с помощью библиотек топокодов с атрибутами.
7. С помощью созданных библиотек данные экспортированы в «AutoCAD»; получен план.

Сравнение шнурового и спутникового способов съёмки

Произведено сравнение двух планов: съёмка одного из них была произведена шнуровым способом, а другого — спутниковыми приёмниками (данные съёмки обработаны при помощи библиотеки топокодов).

Сравнение произведено путём наложения: совмещены две точки (начала и конца съёмки). Максимальное отклонение линии одного плана от другого по всей длине составило 3,3 м.

Рассмотрим второй способ экспорта — из базы данных результатов съёмки в «AutoCAD» с помощью программы автоматизированного построения плана и профиля. Он позволяет получить план и профиль, соответствующие требованиям нормативных документов [1–5] (рис. 2).

Рис. 2. Схема экспорта из базы данных результатов съёмки в «AutoCAD»

При экспорте результатов съёмки в программное обеспечение создаётся база данных. В базе данных результаты съёмки представлены в виде цифровой модели местности в абсолютной либо относительной системе координат.

В дальнейшем может быть разработана программа автоматизированного построения плана и профиля, которая будет строить план и профиль по результатам, содержащимся в базе данных. Второй способ предпочтительнее.

Выводы

С целью снижения стоимости и сокращения сроков работ, исключения из процесса съёмки человеческого фактора (ошибок, совершаемых по вине исполнителя), предлагается автоматизировать процесс обработки данных с помощью библиотек блоков и условных знаков. Так как проверка планов и продольных профилей железнодорожных путей — трудоёмкая и дорогостоящая работа, автоматизация позволяет сэкономить денежные средства и трудовые ресурсы.

Литература

1. СТНЦ-01-95. Железные дороги колеи 1520 мм / МПС РФ. Введён 01.01.95; взамен СНиП II-39-76 изд. 1977 г. — М., 1995.
2. ГОСТ 21.1702-96. Правила выполнения рабочей документации железнодорожных путей / М.: Минстрой России, 1996.
3. СНиП 11-02-96. Инженерные изыскания для строительства: основные положения. Введён 01.01.96; взамен СНиП 1.02.07-87. — М.: Минстрой России, 1997.
4. СП 11-104-97. Инженерно-геодезические изыскания для строительства. Введён 01.01.96. — М.: Госстрой, 1997.
5. ГОСТ 21.204-93. Условные графические обозначения и изображения элементов генеральных планов и сооружений транспорта. Переизд. 01.01.1994; взамен ГОСТ 21.108-78. — Минск, 1994.